(57)【要約】【課題】樹脂型自体の成形時の硬化収縮が小さく、液状硬化性材料を使用してリブを形成する際の加熱による熱膨張率が小さく、従ってリブの寸法精度が高いリブ形成用樹脂型並びにその製造方法を提供する。【解決手段】形成するバリアリブの形状に対応する溝を有し、熱硬化性樹脂及び非多孔質の球状粒子を含有するバリアリブ形成用樹脂型とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形成するバリアリブの形状に対応する溝を有し、熱硬化性樹脂及び非多孔質の球状粒子を含有することを特徴とするバリアリブ形成用樹脂型。
【請求項２】
前記球状粒子の含有率が３０〜８０ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１に記載のバリアリブ形成用樹脂型。
【請求項３】
前記球状粒子は、平均粒子径が２〜３０μｍであり、粒子径が１μｍ以下の粒子の含有率が２０重量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバリアリブ形成用樹脂型。
【請求項４】
熱硬化性樹脂及び非多孔質の球状粒子を含有し、ダイラタンシー流動特性を有する硬化性樹脂組成物を所定形状のバリアリブを有するマスター型に注型硬化させて前記バリアリブに対応する形状の溝を有する樹脂型とすることを特徴とするバリアリブ形成用樹脂型の製造方法。
【請求項５】
前記球状粒子の含有率が３０〜８０ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項４に記載のリブ付き樹脂シート成形用樹脂型の製造方法。
【請求項６】
前記球状粒子は、平均粒子径が２〜３０μｍであり、粒子径が１μｍ以下の粒子の含有率が２０重量％以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載のバリアリブ形成用樹脂型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）やフィールドエミッションディスプレイパネルの背面基板の製造において、平板にバリアリブを形成する際に使用するバリアリブ形成用樹脂型及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在実用化されている３０インチ程度のストライプ型リブタイプのＰＤＰは、例えば幅が１５〜５０μｍ、高さが８０〜２００μｍのバリアリブ（以下、単にリブとも称する。）が約１５０μｍピッチにて平行に形成された背面ガラス基板を使用し、リブによって形成された凹溝内部に電極と蛍光材料を配設した後にリブ形成面を前面ガラス基板により被覆し、閉鎖空間となった凹溝を真空状態とすることによりプラズマを形成可能に構成されている。背面ガラス状基板としては、幅が１５〜５０μｍ、高さが８０〜２００μｍのリブ３４が縦横約１５０μｍピッチにて格子状に形成された格子状リブタイプ（ワッフルタイプとも称される；図４）や六角形の凹部を形成するリブであって、該六角形の対角部のリブが開口して溝６１にて凹部６２が接続されたミアンダタイプと称されるリブ６０を備えたもの（図５）も使用されている。格子状リブもミアンダ型と同様にリブの中央部に切欠きを設けて凹部を１方向に連結したものも可能である。
【０００３】
従来のストライプ型リブタイプのＰＤＰの構成を概略図にて図３に示した。ＰＤＰ１０は背面ガラス基板１２と前面ガラス基板２０とが積層された構成を有し、背面ガラス基板１２にはリブ１４が等間隔で立設されており、リブ１４により形成された各凹部の底部にはリブ１４と平行にアドレス電極１６が配設されている。ｐはリブのピッチである。また各凹部の凹面には蛍光材料層１８が形成されている。
【０００４】
係るリブを有する背面ガラス基板の製造方法としては、ガラス基板に樹脂を薄く塗って乾燥する作業を十回ほど繰り返して、少しずつリブを形成するスクリーン印刷法、フォトレジストを用いてパターニング形成を行った後、金属粉を吹き付けてリブの形成を行うサンドブラスト法などが公知であるが、サンドブラスト法が最も一般的に使用されている。
【０００５】
サンドブラスト法は、ガラス基板上に所定厚さのガラス層を形成し、該ガラス層の表面に隔壁形状のレジストマスクを形成したのち、サンドブラストにて隔壁以外の部分のガラス層を除去して隔壁を形成するものであるが、深さが不均一になりやすいという問題があり、リブの高精度化の要求を満足するものではない。
【０００６】
サンドブラスト法によるリブの形成に代えて、所定のリブ形成用の凹部（溝）を備えた樹脂型上にケイ素含有ポリマー等の液状硬化性材料を注型し、その上にガラス板を載置して接着硬化させ、ガラス板上にリブを形成する技術が公知であり、樹脂型として射出成形により成形されたリブ形成パターンを備えた樹脂型（特許文献１）、並びにリブを有するマスター型に特定の熱硬化性樹脂材料を注型して硬化することにより形成されるリブ形成パターンを備えた樹脂型（特許文献２）が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−５４０２８号公報
【特許文献２】特開２００１−３１０３３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の技術によれば、大型の画面に使用可能な背面基板用の樹脂型を製造しようとすると樹脂型を成形するための金型の投影面積が大きくなって射出圧の高い成形機と大きな型締め力を有する型締め機が必要であり、設備費用が高くなるという問題を有する。またリブ形成時の加熱による樹脂型の熱膨張率が大きいためリブの寸法が狂いやすいという問題を有する。
【０００９】
一方、特許文献２に記載の技術によれば、熱硬化性樹脂を使用するために、樹脂型成形における硬化収縮があり、また射出成形の樹脂型と同様にリブ形成時の加熱による樹脂型の熱膨張率が大きいため寸法が狂いやすいという問題を有する。係る問題を解消するために熱硬化性樹脂に充填材を添加することは有効な手段であるが、一般的な樹脂用充填材の添加量を増やすと硬化性樹脂組成物の粘度が上昇し、リブ形成のための微細な溝内部に充填材を含む硬化性樹脂組成物を欠陥なく充填するのが困難となる。そのため、樹脂への充填材の添加量は限られたものとなり、樹脂型の寸法変化を抑え込むほどの効果が得られない。
【００１０】
本発明は、樹脂型自体の成形時の硬化収縮が小さく、液状硬化性材料を使用してリブを形成する際の加熱による熱膨張率が小さく、従ってリブの寸法精度が高いリブ形成用樹脂型並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のバリアリブ形成用樹脂型は、形成するバリアリブの形状に対応する溝を有し、熱硬化性樹脂及び非多孔質の球状粒子を含有することを特徴とする。
【００１２】
係る構成のバリアリブ形成用樹脂型は、樹脂型自体の成形時の硬化収縮が小さく、熱硬化性樹脂を使用してバリアリブ形成における加熱による熱膨張率が小さく、従って形成されるリブの寸法精度が高い樹脂型である。
【００１３】
上述のバリアリブ形成用樹脂型においては、前記球状粒子の含有率が３０〜８０ｖｏｌ％であることが好ましい。
【００１４】
球状粒子の含有率が３０ｖｏｌ％未満の場合には樹脂型製造時の硬化収縮ないしバリアリブ形成時の加熱による熱膨張率が大きくなってリブの精度が低下する場合がある。球状粒子の含有率が８０ｖｏｌ％を超えると樹脂型を製造するための硬化性組成物の粘度が高くなりすぎて成形が困難となる場合がある。球状粒子の含有率は、４０〜７０ｖｏｌ％であることがより好ましい。
【００１５】
上述のバリアリブ形成用樹脂型においては、前記球状粒子は、平均粒子径が２〜３０μｍであり、粒子径が１μｍ以下の粒子の含有率が２０重量％以下であることが好ましい。
【００１６】
係る構成により、球状粒子の含有率が組成物中３０〜８０ｖｏｌ％であってもバリアリブ形成用樹脂型をマスター型に注型する時の流動性の高い硬化性樹脂組成物を容易に形成することができ、欠陥のない樹脂型となる。添加する球状粒子の平均粒子径が２μｍ未満の場合にも３０μｍを超える場合にも、未硬化の組成物のダイラタンシー特性が低下し、良好な樹脂型が得られない場合がある。また前記球状粒子における粒子径が１μｍ以下の粒子の含有率が２０重量％を超えると硬化性樹脂組成物のダイラタンシー流動特性が低下してバリアリブ形成用樹脂型のリブ形成の形状安定性が低下する。
【００１７】
本発明のバリアリブ形成用樹脂型の製造方法は、熱硬化性樹脂及び非多孔質の球状粒子を含有し、ダイラタンシー流動特性を有する反応硬化性組成物を所定形状のリブを有するマスター型に注型硬化させて前記リブに対応する形状の溝を有する樹脂型とすることを特徴とする。
【００１８】
係る構成の製造方法により、樹脂型自体の成形時の硬化収縮が小さく、熱硬化性樹脂を使用してバリアリブ形成における加熱による熱膨張率が小さく、従って形成されるリブの寸法精度が高いバリアリブ形成用樹脂型を製造することができる。
【００１９】
上記のリブ付き樹脂シート成形用樹脂型の製造方法においては、前記球状粒子の含有率が３０〜８０ｖｏｌ％であることが好ましい。
【００２０】
また上記のリブ付き樹脂シート成形用樹脂型の製造方法においては、前記球状粒子は、平均粒子径が２〜３０μｍであり、粒子径が１μｍ以下の粒子の含有率が２０重量％以下であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のバリアリブ形成用樹脂型を構成する熱硬化性樹脂としては、公知の熱硬化性樹脂を限定なく使用できる。具体的にはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等が例示される。これらの中でもエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂から選択される熱硬化性樹脂の使用がより好ましい。これらの熱硬化性樹脂は、いずれも市販の樹脂原料を使用することができる。
【００２２】
エポキシ樹脂としては、ビスフェノール系エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂などが使用可能であり、硬化剤としてはアミン系硬化剤又は酸無水物系硬化剤が使用可能であるが、注型剤組成物のダイラタンシー特性がより良好であることから、酸無水物系硬化剤の使用が特に好ましい。
【００２３】
熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合には、公知の触媒を使用することができる。具体的にはイミダゾール系触媒、第３級アミン触媒等が例示されるが、イミダゾール系触媒の使用がより好ましい。
【００２４】
熱硬化性樹脂としてウレタン樹脂を使用する場合にも、第３級アミン触媒、錫系触媒等の公知の触媒を使用することができる。熱硬化性樹脂には、必要により希釈剤、可塑剤、顔料や染料などの着色剤、内部離型剤、カップリング剤などを併用することができる。
【００２５】
本発明のバリアリブ形成用樹脂型の構成成分である非多孔質の球状粒子としては、具体的には、シリカ、アルミナ、マグネシア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、ガラス、スメクタイト等の無機化合物の球状粒子、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂等の合成樹脂の球状粒子が例示される。これらの微粒子は中空体であってもよい。これらの球状粒子を樹脂原料に分散する際に、その表面を適宜の処理、例えばカップリング剤処理等を行うことは好適な態様である。
【００２６】
上記球状粒子の中でも、シリカ粒子を用い、これを６０ｖｏｌ％以上添加した場合は、熱膨張係数がガラスと同等レベルに小さく、硬化性樹脂組成物の流動性が非常に良いため、エアボイド等の欠陥のない樹脂型が製作可能である。また球状粒子としてアルミナを用いた場合、熱伝導率が高いために樹脂型の熱伝導性が向上し、バリアリブ加熱硬化時の熱伝達性が良く、均一に加熱されやすいために形成されるリブの寸法精度が特に高いという利点がある。シリカとアルミナを組合わせて使用しても良い。
【００２７】
上記球状粒子は、真球に近い度合いを表す円形度が、０．９以上であることが好ましい。円形度は１に近いことがより好ましい。
【００２８】
添加する球状粒子の円形度が０．９未満の場合には、樹脂型成形に使用する硬化性樹脂組成物のダイラタンシー性が低下してチクソトロピー性が強くなり、添加量の増加により単純に該組成物の粘度が上昇する。即ち硬化後の樹脂の熱膨張率を低くするため、熱伝導率を高くする性能が十分に得られる程度の添加量にすると流動性が低下して樹脂型の成形性が低下する。
【００２９】
球状粒子の円形度は、例えば電子顕微鏡写真の個々の粒子の投影面積を測定し、この面積と同じ面積の円を想定し、その円の周長を粒子の実周長で除すことにより表すことができる。測定装置としては、フロー式粒子像分析装置（シスメックス社製）の使用が、自動的に粒度分布と球状粒子の円形度を測定することができ、好ましい。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明のバリアリブ形成用樹脂型を製造する工程を例示した部分断面図である。形成すべきリブ４４を有するマスター型４０を容器状の枠体４２に収容し、形成されるキャビティーに球状粒子を含有する硬化性樹脂組成物４６を注型し、反応硬化させることにより、バリアリブ形成用樹脂型４６が得られる。エポキシ樹脂を熱硬化性樹脂として使用する場合、球状粒子を２０ｖｏｌ％以上混合すると室温では硬化性樹脂組成物の粘度が高く、ほとんど流動しないが、加熱により樹脂成分の粘度が低下するとダイラタンシー性を示して流動し、マスター型４０の形状を反転した形状を有する樹脂型４６が形成される。本発明の硬化性組成物はダイラタンシー性を有するために静置状態での流動性が極めて良好であり、その結果、小さなリブの根元隅部等の気泡が残留しやすい部分においても気泡が残留せず、形状精度に優れた樹脂型が得られる。
【００３１】
マスター型（基型）としては、金属製の金型や樹脂型、ガラス型などが使用できる。また、実際にＰＤＰの背面基板に形成されたバリアリブをマスター型として使用し、転写して製作することも可能である。
【００３２】
図２は、図１にて得られたバリアリブ形成用樹脂型を使用してバリアリブ付き背面基板を製造する工程を例示した部分断面図である。バリアリブ形成用樹脂型４６のリブ形成面に液状のリブ形成材料を所定の厚さとなるように注型し、その上に平坦な基板、例えばガラス基板５０を載置して接着し、リブ形成材料を反応硬化させると同時に基板と接着する。リブ形成材料の硬化と基板への接着により、バリアリブを有し、ＰＤＰの背面基板等に使用可能なリブを有する基板が形成される。樹脂型に注型ないし塗布したリブ形成材料に貼着する基板には、予めアドレス電極が形成されていてもよい。リブ形成材料としては、常温または加熱下において流動可能であり、反応硬化する例えば特許文献１に開示の公知の材料が使用可能である。
【００３３】
図１、２に示したリブの断面形状は矩形であるが、これに限定されるものではなく、台形や正規分布曲線のような形状であってもよい。リブの断面の幅は、高さの中央位置の幅である。リブの形状は、図３、図４、図５に例示した形状であってもよい。
【実施例２】
【００３４】
（樹脂型製造例１）
エポキシ樹脂としてエピクロン８３０（大日本インキ化学工業）３１ｇ、硬化剤として酸無水物系硬化剤であるエピクロンＢ−５７０（大日本インキ化学工業）３２ｇ、触媒としてイミダゾール系触媒２Ｅ４ＭＺ（四国化成工業）０．３ｇ、内部離型材としてステアリン酸亜鉛０．６ｇ、充填剤としてシリカ球状微粒子クォートロンＳＰ−４Ｂ（平均粒子径４．９μｍ、円形度０．９５、ＣＩＬＡＳレーザー法により測定した１μｍ以下の粒子の比率が２．３重量％；扶桑化学工業）１９０ｇ（組成物中６０ｖｏｌ％）を混合してバリアリブ形成用樹脂型作成のための硬化性樹脂組成物とした。
【００３５】
混合は、上記成分をポリエチレン製の袋に入れ、手でパン生地を捏ねるような要領で充分に混合した。得られた硬化性樹脂組成物は硬いパテ状であった。
【００３６】
１０ｃｍ×１０ｃｍで表面に目的のバリアリブ形状が形成された枠付きの金型をマスター型として、この凹部（キャビティー）に上記の硬化性樹脂組成物の全量を塊状で供給した。次いで１００℃にて２時間静置した後に１５０℃にて５時間加熱して硬化させた。室温冷却の後、脱型しバリアリブ形成用樹脂型に相当する樹脂硬化物の表面を観察したところ、気泡の咬み込みなどの欠陥が無く、マスター型のバリアリブに対応した凹みがきれいに転写されていた。樹脂型の寸法はマスター型の１０ｃｍの間隔に対して収縮差は０．１ｍｍ以下であり、寸法精度は良好であった。
【００３７】
この硬化性樹脂組成物の硬化物の熱膨張係数をセイコー電子工業製熱機械分析装置ＴＭＡ／ＳＳ６１００型で測定したところ、２５℃から１００℃までの平均で５ｐｐｍ／℃であり、非常に小さい値であり、加熱による寸法変化が少ないことが分かった。
【００３８】
（樹脂型製造例２）
エポキシ樹脂としてエピクロン８３０（大日本インキ化学工業）５３ｇ、硬化剤として酸無水物系硬化剤であるエピクロンＢ−５７０（大日本インキ化学工業）５７ｇ、触媒としてイミダゾール系触媒２Ｅ４ＭＺ（四国化成工業）０．５ｇ、内部離型材としてステアリン酸亜鉛１ｇ、充填剤としてシリカ球状微粒子クォートロンＳＰ−０３Ｂ（平均粒子径０．３μｍ、円形度０．９５、ＣＩＬＡＳレーザー法により測定した１μｍ以下の粒子の比率が９９重量％以上；扶桑化学工業）９５ｇ（硬化性樹脂組成物中３０ｖｏｌ％）を混合してバリアリブ形成用樹脂雌型作成のための注型剤組成物とした。
【００３９】
混合は、容器内でヘラを用いて捏ねるように撹拌した。得られた注型材組成物は柔らかいクリーム状であった。
【００４０】
製造例１と同様にして硬化させ、室温冷却の後、硬化物を観察したところ、最初に供給した形状にほぼそのままの状態で硬化しており、ほとんど流れた形跡はなくマスター型のバリアリブに対応した溝を形成できるレベルではなかった。
【００４１】
（樹脂型製造例３）
エポキシ樹脂としてエピクロン８３０（大日本インキ化学工業）７７ｇ、硬化剤として酸無水物系硬化剤であるエピクロンＢ−５７０（大日本インキ化学工業）８０ｇ、触媒としてイミダゾール系触媒２Ｅ４ＭＺ（四国化成工業）０．７ｇ、内部離型材としてステアリン酸亜鉛１．５ｇ、を混合してバリアリブ形成用樹脂雌型作成のための注型剤組成物とした。混合は、容器内でヘラを用いて撹拌した。得られた注型材組成物は少し粘性のある液状であった。
【００４２】
製造例１と同様にして硬化させ、室温冷却の後、硬化物を観察したところ、硬化による収縮で一部金型との間に浮きが観察された。脱型後、樹脂型の寸法を計ると１０ｃｍのリブ間隔に対し１ｍｍ縮まっていることが観察された。また熱膨張率を測定したところ２５℃から１００℃までの平均６０ｐｐｍ／℃であり、これは１０ｃｍに対し１００℃の温度差で０．６ｍｍ変化することを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】バリアリブ形成用樹脂型を製造する工程を例示した部分断面図
【図２】バリアリブ形成用樹脂型を使用してバリアリブ付き背面基板を製造する工程を例示した部分断面図
【図３】ストライプ型リブタイプのＰＤＰの構成を示した概略図
【図４】格子状タイプのリブを示した斜視図
【図５】ミアンダタイプのリブを示した上面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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